新型多孔钛椎间融合器的研制

曾腾辉，杨欣建*，沈 哲，邱奕雁，赵丽红，蓝 涛

（深圳市第二人民医院脊柱外科，广东 深圳 518000）

新型多孔钛椎间融合器的研制

曾腾辉，杨欣建*，沈 哲，邱奕雁，赵丽红，蓝 涛

（深圳市第二人民医院脊柱外科，广东 深圳 518000）

目的 分析新型多孔钛椎间融合器的制备工艺，探究其研制和临床应用。方法 选取78名青壮年进行CT检查，记录其腰骶椎矢状面直径、横断面直径和各椎间隙的前后缘高度，制定恰当的多孔钛腰椎融合器制作参数，采用Ti—6AL—4V合金粉末、硅溶胶和聚氨酯海绵等制作的多孔体制作成钛合金椎间融合器，分析研究融合器的性能和应用。结果 不同烧结温度能制成不同孔隙率和抗压强度的多孔体，在1250℃烧结温度下的多孔体抗压强度最大，较为适合制成椎间融合器，足以承载腰椎轴向荷载。结论 钛合金多孔体有较为合适的孔隙率和抗压强度，经过调节后能制成力学性能优良的金属骨小梁椎间融合器。

金属骨小梁椎；钛合金；融合器；力学性能

随着科学技术的进步与发展，我国医疗水平不断提高，脊柱外科的治疗方法也在与时俱进，推动着椎间融合器的发展。由于椎间融合器在力学性能、机械强度、耐腐蚀性和耐用性等多方面要求较高，给椎间融合器的材料选用带来了一定的困难，目前应用较为广泛的是PEEK材料，但是这种材料永远不能实现骨性融合，在临床应用中具有较大的局限性。多孔钛在医学上的应用给椎间融合器的发展带来新的方向。本文对新型多孔钛椎间融合器的制备工艺进行了分析，探究其研制和临床应用，现进行以下报告。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取78名青壮年进行CT检查，其中男性40例，女性38例，年龄是24～46岁，平均年龄是（24.7±2.4）岁，所有实验对象均无脊柱发育不良、脊柱劳损和脊柱变形等病症。78名对象进行CT检查，记录其腰骶椎矢状面直径、横断面直径和各椎间隙的前后缘高度。

1.2 制备方法

（1）记录78名实验对象其腰骶椎矢状面直径、横断面直径和各椎间隙的前后缘高度，通过对腰椎影像进行分析，制定恰当的多孔钛腰椎融合器制作参数，

（2）使用Ti—6AL—4V合金粉末、硅溶胶和聚氨酯海绵等原材料，采用真空炉将其制备钛合金骨小梁多孔体，烧结温度分别是1150℃、1200℃、1250℃、1300℃四个温度，使用MTS试验机对多孔体进行测试，记录多孔体的孔隙率、弹性模量和最大抗压强度。

（3）采用钛合金多孔体制作成钛合金椎间融合器，规格是长24～28 mm，宽7～9 mm，高8～12 mm，采用倾角设计矢状面，采用锯齿结构设计椎体接触面，在融合器的表面设置植骨通孔，两端标有钛针标记物，使用MTS检测系统进行测试，分析研究融合器的性能和应用。

1.3 统计学方法

应用SPSS 18.0分析软件对本文中的数据进行分析，用（±s）表明计量资料，用t进行检验，用P＜0.05表明具有明显差异。

2 结 果

2.1 腰椎影像学测量结果

78名实验对象腰骶椎矢状面直径和横断面直径，椎体L1—S1的矢状面径是（28.97±1.21）mm、（29.99±1.29）mm、（31.59±1.49）mm、（32.79±1.23）mm、（34.07±1.49）mm和（32.04±1.31）mm，横断面径是（39.89±1.39）mm、（42.07±1.31）mm、（42.97±1.30）mm、（45.12±1.71）mm、（46.21±1.53）mm和（43.39±1.28），各椎体的矢状面径均要远远小于横断面径，两者之间具有明显差别（P＜0.05）。78名实验对象各椎间隙的前后缘高度，L1—S1的前缘高度分别是（9.02±1.09）mm、（10.71±1.42）mm、（12.11±1.29）mm、（14.17±1.52）和（13.71±1.24）mm，后缘高度分别是（6.99±1.31）mm、（8.69±1.13）mm、（9.27±1.04）mm、（10.03±1.41）mm和（8.99±1.54）mm，前后缘高度均逐渐增大，各椎间隙后缘高度远远低于前缘高度，两者差别具有较为明显差别（P＜0.05）。

2.2 多孔体参数

不同烧结温度能制成不同孔隙率和抗压强度的多孔体，在1250℃烧结温度下的多孔体抗压强度最大，较为适合制成椎间融合器，足以承载腰椎轴向荷载。

表1 不同烧结温度下多孔体的参数（±s）

表1 不同烧结温度下多孔体的参数（±s）

烧结温度（℃） 孔隙率（%） 弹性模量（GPa）最大抗压强度（MPa）1150 60.9±5.1 0.52±0.08 102±3.1 1200 59.2±4.9 0.63±0.05 119±3.4 1250 54.8±4.5 0.67±0.07 151±6.1 1300 51.9±3.4 0.79±0.12 141±4.8 P 0.38

3 讨 论

不同的烧结温度，钛合金多孔体具有不同的孔隙率、弹性模量和最大抗压强度，在1250℃烧结温度下的多孔体抗压强度最大，较为适合制成椎间融合器，足以承载腰椎轴向荷载。钛合金多孔体较为合适的孔隙率和抗压强度，其孔径大小和孔隙率较为适合骨组织长入，经过制作后能制成力学性能优良的金属骨小梁椎间融合器。

[1] 张 凯,张 锋,等.腰椎椎间融合术后融合器后移的原因分析及再手术策略[J].中华骨科杂志,2016,36(17):1093-1098.

[2] 张雅宾.EBM铸造的多孔钛合金椎间融合器的生物相容性及成骨性研究[D].中国人民解放军总医院,解放军医学院,解放军总医院,军医进修学院,2016.

[3] 朱宏斌,任国文,等.颈前路钢板联合钛网或椎间融合器在颈椎前路减压融合中的应用[J].创伤外科杂志,2017,19(6):447-450.

R687.3

B

ISSN.2095-8242.2017.062.12090.02

杨欣建

王雨辰